摘要：由于电机本体、驱动电路及机械连接等多环节因素影响,传统PI(proportional integral)控制下永磁同步电机在低速运行时易出现较大的转速波动。首先,建立多源性力矩扰动模型与分析转速波动机理,将扰动分为与机械角相关的周期性干扰与非周期低频干扰两部分;然后,提出一种结合迭代学习控制与扰动观测器的扰动抑制策略,利用控制误差对周期性扰动进行在线学习,利用反馈状态量结合学习信息对低频非周期扰动进行观测,将两部分结果共同补偿到电磁力矩,实现对多源性扰动的抑制;最后,在给出所提控制器结构基础上,分析了所提控制策略的有效性与收敛性,给出控制器主要参数设计方式。试验结果表明,所提控制策略相较于传统控制策略整体动态性能相近,在稳态时相较于PI(proportional integral)控制将转速波动抑制到1/4以下,相较于传统抑振策略整体转速波动在1/2以下,在负载力矩突变时相较于PI控制速度变化在1/2以下,证明所提算法在多源性扰动抑制方面的有效性与优越性。

摘要：扰动信息未知时,永磁同步电机(PMSM)终端滑模控制中的抖振加剧。为了减弱未知不确定和扰动对控制性能的影响,本文提出了一种改进的基于干扰观测器的自适应快速终端滑模控制方法。首先,建立包含参数化不确定性及负载扰动的PMSM数学模型,采用非奇异快速终端滑模面设计滑模控制器,以提高系统的响应速度。接着,利用干扰观测器估计系统的不确定性和未知扰动,并在滑模控制器中引入新的自适应增益以补偿估计误差,实现了无需扰动上界条件的自适应鲁棒控制。改进的自适应控制策略能够实现动态补偿,增强了系统对未知扰动的适应性。仿真和实验结果表明,扰动信息未知时,所提出的方法有效抑制了滑模控制引起的抖振现象,增强了PMSM系统的鲁棒性,显著提升了控制精度和动态性能。

摘要：针对有限元法计算永磁同步电机损耗的实时性问题,提出了一种采用蜣螂优化(Dung Beetle Optimizer,DBO)算法优化BP神经网络的永磁同步电机损耗预测模型。以一台额定功率为40 kW的车用永磁同步电机为研究对象,首先,在有限元分析软件Maxwell中建立了电机的电磁场损耗求解模型;其次,通过最佳空间填充试验设计方法,选取了600组控制参数组合(电枢电流、内功率因数角和转速)进行电机损耗求解,得到训练神经网络所需的数据集;最后,利用DBO算法对BP神经网络进行优化,构建了基于DBO-BP神经网络的永磁同步电机损耗预测模型,并与传统的BP神经网络、遗传算法优化的BP神经网络模型的预测效果进行对比。结果表明,DBO-BP神经网络预测模型在预测精度上优于其他2种神经网络模型,预测误差控制在5.86%以内,且计算速度是有限元模型的1267倍,能有效替代耗时较多的有限元模型,提高了损耗预测的实时性和准确性,为电机损耗预测提供了一种有效的方法。

摘要：为优化永磁同步电机(PMSM)控制效果,提高电机整体控制性能及鲁棒性,提出自整定分数阶PID控制策略,并应用于永磁同步电机速度环控制。该控制器较常规PID多了2个可调参数,能够更加灵活地控制受控对象。设计了前馈解耦的电流控制器、模糊分数阶PID控制器,利用模糊规则在线整定控制器参数;在Matlab中搭建永磁同步电机仿真模型,对比本文控制策略与常规PID控制、普通分数阶PID控制及滑模控制,分析不同速度下PMSM变负载系统转速仿真曲线。仿真结果表明,模糊分数阶PID控制器抗干扰性强、跟踪精度高、响应速度快,具有更好的控制效果。

摘要：针对永磁同步电机参数变化导致电流与转速难以控制的问题,设计了一种基于反步法的自适应控制策略。建立了参数变化的永磁同步电机数学模型。通过反步法分别设计了电流自适应控制器与转速自适应控制器,增强了系统对参数变化的鲁棒性。通过与传统串级PID控制的对比实验,验证了所提出方法在动态性能与系统稳定性方面的优越性。

摘要：永磁同步电机作为新能源汽车的核心部件,在运行时会产生大量热量,影响电机的效率和寿命,因此有效的散热设计和管理至关重要。针对永磁同步电机的散热问题,提出一种内外双层螺旋互逆冷却结构。首先,基于Maxwell电磁仿真软件计算出电机损耗,将损耗代入电机热源从而计算各部件生热率和表面散热系数;其次,利用ANSYS软件建立永磁同步电机温度场和流场的有限元仿真模型并进行分析;通过对比不同类型的双螺旋互逆冷却水道温度场的分布,证明圆形截面的双螺旋互逆冷却水道对电机的温升抑制明显,为后续永磁同步电机冷却水道的设计提供了参考价值。

摘要：在永磁同步电机的驱动系统中,磁场定向控制(field-oriented control, FOC)技术常常受限于对位置检测传感器的依赖,限制了系统的响应能力,增加了整体成本。提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机控制策略,用以实现电机的无传感器控制。构建了电机的精确数学模型,设计扩展卡尔曼滤波器,用于精确估计电机的状态变量。通过在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型,对比了传统的FOC控制与基于扩展卡尔曼滤波的控制方法。结果表明:新方法能够可靠地估计电机的状态参数,达到优异的控制性能。

摘要：传统三相永磁同步电机使用脉宽调制算法调节三相电压时会产生较大的共模电压,加速电机部件损坏,缩短电机使用寿命。为解决这一问题,基于三相四桥臂电机拓扑,设计了一种抑制共模电压的模型预测控制策略,仅采用部分电压矢量进行优化调制,保证较低转矩脉动的同时抑制共模电压。经仿真验证,与传统方法相比,该控制策略可以使电机共模电压减少1/2,并确保电机动稳态性能保持不变。

摘要：针对永磁同步电机在传统单电流调节器弱磁控制下,电机控制模式切换时导致的系统稳定性差,以及传统RBF-PID控制器输出权值的非精细化更新导致的参数过拟合,收敛速度慢等问题,提出一种过渡区域切换算法,引入混合权重因子,采用余弦插值与Sigmoid函数做过渡区域的平滑处理,并在弱磁区引入模糊PI控制器,将自适应梯度下降法与L2正则化策略结合,改进神经网络的输出权值。仿真结果表明,设计的过渡区域切换算法,不依赖电机参数,可移植性强,优化了恒转矩区切换至弱磁区的条件,在改进RBF-PID控制器下,转速超调量仅为0.07%,负载调节时间较之传统策略减少了94%。

摘要：在电机生产加工过程中引起的尺寸和形位公差、安装误差、材料属性偏差等噪声因子,造成了批量生产的电机间的转矩脉动特性分散,进而影响高精度永磁同步电机系统控制性能的一致性。为保证高精度场合用永磁同步电机的转矩脉动特性具有良好的稳健性,采用田口稳健设计方法,选取的噪声因子包括磁钢的周向安装位置、充磁角度、剩磁大小的误差、气隙加工误差、转子静态和动态偏心以及传感器安装误差等,通过优化磁钢、齿槽、气隙等电磁设计参数的名义尺寸,达到降低转矩脉动系数的均值和分散区间的目的。对比分析了稳健设计、正弦反电势设计和均匀气隙设计3种方案,结果表明,在相同噪声因子的影响下,与另两种设计方案相比,采用稳健设计方案,转矩脉动系数的均值和均方差显著降低。以转矩脉动系数作为优化目标,有效地满足了转矩脉动和平均转矩的多目标优化要求。